2021版江苏高考物理一轮复习（课件+教师用书+课后限时集训）：第十四章 光 电磁波 (10份打包)

实验十九　测定玻璃的折射率 1．实验目的 会用插针法测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时，入射角和折射角的确定方法。 2．实验原理 如图所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n12＝算出玻璃的折射率。 或n＝ 3．实验器材 白纸，图钉，大头针，长方形玻璃砖，直尺，铅笔，量角器，木板。 4．实验步骤 (1)如图所示，把白纸铺在木板上。 (2)在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。 (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。 (4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 (5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 (6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角。∠O′ON′为折射角。 (7)改变入射角，重复实验。 5．注意事项 (1)入射角i不要定的太小，如果i太小，γ也太小，用量角器测量角度时，相对误差较大。 (2)在入射光线上插上大头针或确定O′B时插的大头针都要竖直。P1与P2及P3与P4的距离要适当大一些。 (3)要先画直线aa′，放上玻璃砖后再画bb′直线，不要放上玻璃砖后再画aa′，以免入射点O的位置有误差。 (4)画好界面bb′后实验中不要再碰动玻璃砖，以免改变入射角和折射角，使测量结果出现错误。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。 实验原理与操作 1．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些， 入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，折射光较弱；太小：入射角、折射角测量的误差较大。 2．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画边界线。 3．测量玻璃的折射率，无论是使用平行玻璃砖、三棱镜，还是使用圆柱形玻璃砖，测量方法和测量结果都相同。如果测量时玻璃砖发生了微小移动，则测量结果会出现偏差。 1．小花在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，如图所示，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“＋”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa′交于O点，NN′表示法线。 (1)请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2。 (2)该玻璃砖的折射率可表示为n＝________。(用θ1和θ2表示) (3)确定P3位置的方法是________。 (4)对实验中的现象，下面说法正确的是________。 A．大头针应垂直于纸面插上 B．此实验可以不用量角器 C．如果玻璃砖aa′和bb′不平行，则无法用此方法测量折射率 D．如果入射角太大，则折射光线会在玻璃砖内表面发生全反射，而使实验无法进行 [解析]　(1)由于P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4，作出光路图，如图所示： (2)根据折射定律，玻璃砖的折射率为：n＝。 (3)在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像。 (4)大头针应垂直地插在纸面上，这样便于观察，故A正确。没有量角器，可以用下列方法求出折射率：完成了光路图以后，以O点为圆心、适当长度为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O′连线延长线于C点。过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示。则由几何知识得到：sin i＝，可知折射率n的测量值只与入射角和折射角有关，而与两个表面的形状无关，所以测得的折射率不变，所以玻璃砖aa′和bb′不平行，也可以用此方法测量折射率，故C错误。因为光先从空气射入玻璃中，玻璃两界面平行，如果入射角太大，则折射光线在玻璃砖内表面也不会发生全反射，故D错误。，故B正确。在测定玻璃的折射率的实验中，所用玻璃的两表面aa′和bb′不平行，只要操作正确，则画出的光路图正确，则能正确得出入射角与折射角，由n＝＝，又AO＝OC，则得折射率n＝，sin r＝ [答案]　(1)见解析图　(2)　 (3)挡住P1和P2的像　 (4)AB 2.某研究性学习小组利用插针